光，是我們體驗這個世界的基礎(chǔ)；人類在黑暗中摸索，直到迎來黎明。作為無毒無害的重要能源，光在人類文明的發(fā)展中起著不可或缺的作用。例如，光合作用是維持著生態(tài)平衡的重要過程，其主要是由綠色植物吸收二氧化碳（CO2）和水（H2O）產(chǎn)生有機物質(zhì)并釋放氧氣。如果沒有光，這種平衡將會被打破，人類的生存將會受到巨大的威脅。利用光來開發(fā)更多新的智能材料（如光刻、儲存和信號轉(zhuǎn)換等）一直得到眾多研究人員的關(guān)注，并通過各種形式改善著我們的生活。
其中，光激活材料由于其在超分辨率成像、生物傳感和光學(xué)開關(guān)相關(guān)領(lǐng)域中的潛在應(yīng)用，得到越來越多研究團隊的關(guān)注。然而，常見的光激活行為通常是由光化學(xué)過程主導(dǎo)的，例如光致關(guān)環(huán)-開環(huán)和光學(xué)異構(gòu)化等；大多數(shù)情況下，這些反應(yīng)在兩個或多個穩(wěn)態(tài)分子之間進行切換或轉(zhuǎn)化，但通常會伴隨著不明的中間產(chǎn)物的產(chǎn)生，這些可能會帶來不必要的能量耗散或不可逆性受損；因此，利用這種光化學(xué)的機制來實現(xiàn)光激活的材料仍存在很多亟待解決的問題。相比之下，光物理主導(dǎo)的光激活過程顯得較有優(yōu)勢，但是材料實例體系鮮有報道。聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）是唐本忠院士團隊于2001年報道的一類“反?！惫馕锢硇袨椋鄬τ趥鹘y(tǒng)發(fā)光材料聚集導(dǎo)致熒光淬滅（ACQ）效應(yīng)，從根本上解決了長期限制聚集態(tài)發(fā)光效率提高的瓶頸，在光電器件、生物成像和疾病診療中展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用前景。
近期，華南理工大學(xué)唐本忠院士團隊王志明研究員課題組提出一種基于AIE思想且光物理過程主導(dǎo)的新型光激活材料實例—光誘導(dǎo)結(jié)晶熒光增強（Photo-induced Crystallization with Emission Enhancement，PICEE）。該工作采用四苯基乙烯（TPE）骨架制備成異喹啉的有機鹽衍生物（TIOdB），除了具有顯著的AIE現(xiàn)象外，其在低功率連續(xù)光照射下，其在溶液中的熒光強度大幅度增強，具有顯著的光激活特性。通過核磁、吸收-發(fā)射光譜等數(shù)據(jù)分析，該光激活過程并沒有發(fā)生常見的化學(xué)反應(yīng)，而是由光誘導(dǎo)分子聚集變化為主導(dǎo)的物理行為。通過SEM形貌表征，我們可以直觀地觀察到，隨著輻照時間的延長，原本無規(guī)則的小的納米顆粒逐漸消失并伴隨著明顯的大尺寸的晶體的形成，加之其AIE特性而導(dǎo)致熒光增強。借助晶體分析和初步的理論計算，這種物理過程可以解釋為：在光激發(fā)下，激發(fā)態(tài)的TIOdB分子構(gòu)象發(fā)生了變化，導(dǎo)致其通過分子間的強相互作用形成更加規(guī)整有序的排列，如納米晶體或更大更緊密的聚集體。另外，所用光照強度與其熒光增加強度之間存在一定的線性關(guān)系，這在優(yōu)化與監(jiān)測植物生長條件上具有一定的應(yīng)用潛力；同時，TIOdB具有良好生物相容性，其在高質(zhì)量生物光激活熒光成像和診療中具有非常大的應(yīng)用前景。這些結(jié)果表明，PICEE過程可以為設(shè)計原位形成納米晶體和開發(fā)更多具有新的光激活機制的多功能材料提供一種新的策略。
相關(guān)成果日前以“Photo-induced Crystallization with Emission Enhancement (PICEE)”為題發(fā)表于《Materials Horizons》，文章第一作者為華南理工大學(xué)博士研究生陳孔麒，通訊作者為華南理工大學(xué)王志明研究員和唐本忠院士。
